第十一章 轴2

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1、第一节概述第二节轴的结构设计第三节轴的强度计算第四节轴的刚度计算第五节轴的振动与临界转速第十一章轴第一节概述一、主要功用二、分类1.按承载分心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0）1.支承轴上回转零件转动心轴：轴转动固定心轴：轴固定2.传递运动和动力问：火车轮轴属于什么类型？问：自行车轴属于什么类型？转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）如：减速器中的轴。传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0如：汽车下的传动轴。下列各轴分别为哪种类型？0轴：Ⅰ轴：Ⅴ轴：Ⅱ轴：Ⅲ轴：Ⅳ轴：传动轴转轴转动心轴转轴转轴转动心轴如何判断轴是否传递转矩？传动路线沿该轴轴线走过的距离。如何判断轴是否承受弯矩？该

2、轴上除联轴器外是否还有其它传动零件。曲轴：发动机专用零件2、按轴线形状分直轴又可分为实心、空心（加工困难）光轴阶梯轴钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。动力源被驱动装置接头接头钢丝软轴三、轴设计的主要内容失效形式：1、疲劳破坏—疲劳强度校核。2、变形过大—刚度验算（如机床主轴）。3、振动折断—高速轴，自振频率与轴转速接近。4、塑性变形—短期尖峰载荷—验算屈服强度。设计的主要内容：1.合理的结构设计—零件定位、固定、装拆及调整a、有足够的强度—疲劳强度、静强度；b、有足够的刚度—防止产生大的变形；c、有足够的稳定性—防止共振—稳定性计算。2.工作能力计算四、轴的材料1.材料要求1)足够的疲劳强

3、度2)较小的应力集中3)良好的加工工艺性2.常用材料优质中碳钢:45钢1)一般情况调质处理2)受力小或不重要普通碳素钢:Q235,Q2753)强度高、尺寸小或特殊要求低碳合金钢:20Cr，20CrMnTi中碳合金钢:40Cr，40CrNi渗碳淬火表面淬火4)结构形状复杂高强度铸铁或球墨铸铁注意：钢材种类热处理对钢材弹性模量E影响很小，问：当轴的刚度不足时，如何提高轴的刚度？∴用热处理合金钢不能提高轴的刚度。第二节轴的结构设计目的：主要尺寸形状尺寸细节尺寸＋越程槽键槽倒角要求：1、轴与轴上零件要有准确的相对位置；2、受力合理——轴结构有利于提高轴的强度和刚度；3、轴的加工、装配有良好的工艺性、

4、减少应力集中；阶梯轴的结构：轴颈：装轴承处轴头：装轮毂处轴身：联接轴颈和轴头部分一、制造、安装和结构工艺性：1.轴上零件的装拆与固定，且接近于等强度梁—阶梯轴2.结构力求简单，轴肩尽可能少，相邻轴段直径相差不宜过大，以选择合适的圆钢，减少切削用量。定位轴肩：5~10mm；非定位：2~3mm3.固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。4.圆角半径、退刀槽宽度、倒角尺寸相同5.需磨削的轴段：砂轮越程槽；需切削螺纹的轴段，应留有退刀槽。6.为便于加工和检验，轴径应圆整；轴颈应等于轴承内径；螺纹应符合螺纹标准。7.为便于装配，轴端应倒角；过盈配合零件装入端应加工导向锥面。倒角二、轴上

5、零件的固定1.轴向固定1)目的保证轴上零件工作位置的可靠。弹性挡圈套筒轴肩与轴环轴端挡圈圆锥面圆螺母紧定螺钉分类2)方法(1)轴肩与轴环RC轴肩轴环rrd2d3特点简单可靠；应用广泛应力集中；不利加工设计要点r

6、切口和凹槽2.改善轴的表面质量1)合理选择表面粗糙度2)采用表面强化处理3.合理布置轴上零件以减少轴所受的载荷心轴4.改善轴的受力状况结构轴的载荷轴强度和刚度轴毂配合→两处转动→不转动注意：各轴段直径d和长度L的确定。第三节轴的强度计算一、轴的力学计算简图1）将轴简化成为一简支梁2）确定支点位置（P248：图11-16）3）确定力的大小、方向和作用点4）确定转矩（从轮毂宽度的中点）二、轴的强度计算三种方法：转矩法、当量弯矩法和安全系数校核法。(一)转矩法强度条件：式中：WT—抗扭截面系数，mm3[τT]——许用切应力C——与材料有关的系数（二）当量弯矩法2.弯矩图和转矩图4.危险剖面的强度验

7、算轴上零件载荷轴的支点位置1.支反力平衡方程3.当量应力第三强度理论步骤第三强度理论当量弯矩当量应力1）单向旋转、载荷稳定：2）单向旋转、载荷不稳定：3）连续正反转、载荷不稳定：（三）轴的安全系数校核计算（精确计算）1、疲劳强度校核尺寸系数（εσ、ετ）表面状态β应力集中（kσ、kτ）当量弯矩法没有精确计入影响疲劳强度的其它重要因素。单纯受弯：单纯受扭：复合安全系数：2、静强度校核校核轴对塑性变形的抵抗能力（